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馮官屯大橋檢測及加固設計
2009-09-28 

摘要: 本文著重對馮官屯大橋的病害進行詳細檢測及分析,根據結果提出針對性加固設計方案,并對加固前后結構性能、狀況進行了比較。

馮官屯大橋位于104國道河北省滄州市境內,橋梁全長183.9米,橋寬為凈7+2×0.5米人行道。橋梁上部構造為13孔跨徑14.1米的鋼筋混凝土工字梁微彎板組合梁橋每孔5片主梁,中距1.60米,無橫隔梁,梁端設瀝青油毛氈支座,鋼筋混凝土擺柱式支座和弧形鋼板支座,橋梁下部為鉆孔灌注樁基礎,單排雙柱式橋墩,T形蓋梁墩臺。

該橋于1966年建成,設計荷載為汽—13,掛—60,通車運營30年來為當?shù)氐膰窠洕蜕鐣l(fā)展作出巨大貢獻。但隨著交通量的日益增大,重型車過橋增多,橋梁適應度明顯不足,技術狀況有所降低,至檢測加固前已限載限速通行。

為了徹底了解橋梁現(xiàn)有的病害及缺損狀況,確定橋梁現(xiàn)有承載能力,為橋梁的適應度改善和維修加固提供確切的技術依據,滄州市交通局委托有關部門對馮官屯大橋進行了全面的質量檢測和承載力試驗鑒定。現(xiàn)將過程簡述如下:

一、 質量檢測

(一)、現(xiàn)狀調查:

檢測人員通過目力借助物理量測工具對全橋上、下部構造進行了全面的表觀調查,結論如下:

1. 橋面系及欄桿部分:橋面鋪裝損壞較嚴重,出現(xiàn)大量網裂、坑槽,縱縫,伸縮縫大都堵塞、凹陷或缺損,欄桿開裂,混凝土剝落,露筋部位嚴重銹蝕,泄水管堵塞,橋面排水不暢。

2. 工字梁微彎板:主梁跨中大部出現(xiàn)大量豎向裂縫,混凝土保護層剝落,受拉區(qū)主筋部分銹蝕。主梁端部出現(xiàn)斜裂縫,已發(fā)展到梁頂區(qū)域,部分少筋微彎板出現(xiàn)縱向裂縫,甚至斷裂。

3. 支座、蓋梁橋墩:多數(shù)蓋梁有不同程度混凝土脹裂,鋼筋銹蝕,混凝土脫落現(xiàn)象,橋墩大都有脹裂現(xiàn)象,部分樁柱傾斜,油毛氈支座老化,已失去作用。

4. 橋面縱向線形和橫坡:全橋跨中均有不同程度的下?lián)希黾恿诵熊嚨臎_擊系數(shù),測得橋面橫坡為0.3%,小于設計值1.5%。

(二)、詳細檢查:

為了對橋梁作出切合實際的科學評價,在對橋梁作了一般表觀檢查后,又選取有代表性的12#孔進行詳細檢查,檢查項目包括:

1. 裂縫詳細檢查:

2. 混凝土碳化深度檢查:平均碳化深度為L=1.06cm。

3. 混凝土強度檢查:利用超聲波測得平均聲速為3744.76m/s,說明質量較好。

4. 混凝土保護層厚度及鋼筋分布:測得保護層平均厚度為2.675cm,不滿足《公路橋涵設計規(guī)范》中不小于3cm的要求。

5. 氯離子含量測定。

6. 鋼筋銹蝕檢測:根據主梁鋼筋暴露檢查與實測的電池電位確定為銹蝕。

7. 結構細部尺寸測量。

(三)、病害分析:

1. 豎向裂縫是因正截面強度不足引起,原設計荷載較低,實際運營荷載已超出此標準,承載能力不足。

2. 斜裂縫產生是因斜截面強度不足造成,特別是支點至1/8L處截面尺寸偏小。

3. 原設計有2道中橫梁,施工時并未實施,使得整體橫向剛度太小,主梁扭轉變形約束不足,橫向彎矩全部由少筋微彎板承擔。

4. 油毛氈和鋼支座基本失效,主梁縱向位移受到約束,一方面加劇了支座處主梁局部承壓區(qū)的混凝土安全性,為斜裂縫的開展提供了可能,另一方面上構附加力傳遞到墩臺上,使樁柱受力加大且不合理,樁柱產生較大變形。

二、 荷載試驗

通過全面質量檢測發(fā)現(xiàn),主梁普遍保護層偏小,梁內主筋處于銹蝕狀態(tài),主筋表面存在大量結構受力裂縫,不少裂縫基本貫穿全腹梁高度,為查明這些裂縫對主梁承載力所造成的影響,鑒定橋梁正常使用的承載能力,為病害處理和加固方案提供基礎數(shù)據和技術資料,檢測人員進行了靜、動載試驗,以確定橋梁在汽—15,掛—80和汽—20,掛—100荷載作用下的承載性能和抗力效應,清楚橋梁的自振特性及其動力響應。試驗中選取具有普遍病害代表性的11#—12#墩間結構作為對象。

(一)、靜力荷載試驗:

試驗內容:

1. 檢測主梁跨中正截面抗力效應及主梁豎向剛度。

2. 評定主梁梁端斜截面抗剪強度。

3. 檢測橋墩抵抗最大垂直荷載能力。

試驗荷載:

車 型

重量(KN)

車 號

A2

A4

A6

A9

三軸太脫拉

前軸

49.7

53.0

57.8

57.8

中軸

117.8

113.45

114.15

108.85

后軸

117.8

113.45

114.15

108.85

總重

117.8

279.9

286.1

276.5

加載工況:

1.跨中最大正彎矩偏載最不利位置。

2.跨中最大正彎矩對稱布載最不利位置。

3.支點斜截面剪力偏載最不利位置。

4.支點斜截面剪力對稱布載最不利位置。

5.橋墩最大垂直力偏載最不利位置。

6.橋墩最大垂直力對稱布載最不利位置。

觀測項目:

1. 主梁跨中截面下緣鋼筋應力。

2. 主梁跨中和支點變形以及橋墩沉降與蓋梁變形。

3. 支點斜截面剪應力。

4. 控制截面裂縫受載擴展情況。

試驗結果及分析:

1. 主梁跨中撓度:

工況

撓度值(mm)

1#

2#

3#

4#

5#

1

7.702

10.035

9.755

8.056

3.953

2

7.289

9.875

10.961

9.875

7.289

2. 試驗荷載下主梁橫向分布系數(shù)與理論計算值

工況

1#

2#

3#

4#

5#

1

實測

0.195

0.254

0.247

0.204

0.1000

理論值

0.4379

0.4765

0.5139

0.3880

0.1830

2

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